2.1 光的产生及光源分类

2.1.1 光的本质及产生

光是人们最熟悉的物质。从广义上讲，光指的是光辐射，按波长可分为X射线、紫外辐射、可见光和红外辐射。而从狭义上讲，人们所说的“光”指的就是可见光，即对人眼能产生目视刺激而形成“光亮”感的电磁辐射。可见光的波长范围是380～780mm。

但是，很长时间以来，光的本质一直是物理学中争论的一个主题。1860年麦克斯韦电磁理论建立后，人们才认识到光是一种电磁波，利用麦克斯韦理论能很好地说明光在传播过程中的反射、折射、干涉、衍射、偏振以及光在各向异性介质中的传播现象。1900年，普朗克在研究黑体辐射的能量按波长分布这一问题时认为，谐振子辐射是不连续的，进而提出了辐射的量子论。1905年，爱因斯坦在解释光电发射现象时提出了光量子的概念，从而使人们对光的本质有了进一步的认识。才使得在光与物质的相互作用方面，如物质对光的吸收、散射、色散及光电效应等有了令人满意的解释。从此以后人们认识到，光不仅具有波动性，而且是一种粒子，并设想光由分离的能团—光量子（简称光子）组成，光是以速率C运动的光子流。

光子也可理解为电磁场能量子，与其他基本粒子一样，具有能量、动量和质量。它的粒子属性（能量、动量和质量等）和波动属性（频率、波长、偏振等）有着内在的密切联系。

物体发光有两种基本形式：热辐射及“发光”辐射。

热辐射也称温度辐射。任何物体只要温度高于热力学温度（0 K或-273℃），它就一定会不断地发射电磁辐射，称为热辐射。因为热辐射的特性与物体的温度密切相关，故又称为温度辐射。在这种发射过程中，只要通过加热维持物体的温度不变，物体就可以不改变内能而持续不断地发射电磁波。包括固体、液体，甚至相当厚的气体在内的任何物体都有这种辐射发生，在温度低（如室温）时，发射不可见的红外线；在加热到500℃左右时，开始发射部分暗红外的可见光；温度更高时，发射的波长更短，大约在1500℃时，开始发射白光，其中还有相当多的紫外光。热辐射的另一特性是，辐射光谱是连续的。在一般情况下，它不仅与物体温度有关，还与物体的表面特征有关。

“发光”辐射与热辐射不同，它主要借助其他一些外来激发过程而获得能量，产生辐射发射。这种发光形式包括：①电致发光—物体中的原子或离子在电场加速的电子作用下，被激发到激发状态，当它返回到正常状态时将产生辐射；②光致发光—物体被光照射而引起的自发辐射；③化学发光—由化学反应提供能量而引起发光；④热发光—物体被加热到一定温度后引起发光，与热辐射不同，它只有在达到一定温度后才开始发光，而热辐射则在任何温度下都产生辐射。“发光”辐射的基本特征是非平衡发射，不能用温度描述，其光谱不再是连续光谱，而是带光谱和线光谱。激光就属于这种形式的辐射。